簡明機床夾具設(shè)計手冊

前言

機械制造是人類文明的基石，是國民經(jīng)濟和科學(xué)技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。機械制造離不開金屬切削機床，而機床夾具則是機械制造業(yè)中不可或缺的重要工藝裝備，可以保證機械加工質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本、減輕勞動強度、實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化，使用專用夾具還可以改變原機床的用途和擴大機床的使用范圍，實現(xiàn)一機多能，所以，機床夾具在機械加工中發(fā)揮著重要的作用，大量專用機床夾具的采用為大批量生產(chǎn)提供了必要的條件。編者結(jié)合自己多年的教學(xué)和實踐經(jīng)驗，根據(jù)設(shè)計人員在機床夾具設(shè)計過程中的需求，系統(tǒng)地介紹了各類機床夾具的工作原理、典型結(jié)構(gòu)及設(shè)計步驟與方法，列舉了機床夾具設(shè)計的相關(guān)資料，并通過大量設(shè)計范例對常用夾具零部件和各類機床夾具做了詳細(xì)講解。本書從生產(chǎn)要求出發(fā)，突出實際應(yīng)用，具有很強的實用性；文字通俗易懂，圖表豐富翔實，內(nèi)容既淺顯易懂，又包含技術(shù)技巧，可供不同類型的機床夾具設(shè)計者參考。主要內(nèi)容包括：定位裝置設(shè)計，夾緊裝置設(shè)計，定心夾緊機構(gòu)設(shè)計，電動、電磁、真空及自夾緊裝置設(shè)計，氣壓傳動裝置設(shè)計，液壓傳動裝置設(shè)計，對刀及引導(dǎo)裝置設(shè)計，分度裝置設(shè)計，夾具體的設(shè)計，機床夾具零件及部件，機床夾具零件及部件應(yīng)用圖例，機床夾具用氣壓傳動元件，機床夾具用油缸和氣液增壓器，典型機床夾具設(shè)計圖例等。本書可為機械制造領(lǐng)域的設(shè)計人員和工程技術(shù)人員提供幫助，也可供高校相關(guān)專業(yè)的師生查閱參考。本書由吳拓編著，在撰寫過程中得到了各界同仁和朋友的大力支持、鼓勵和幫助，在此表示衷心的感謝！由于編者水平所限，書中不足之處在所難免，敬請廣大讀者和專家批評指正。

內(nèi)容概要

　　《簡明機床夾具設(shè)計手冊》根據(jù)設(shè)計人員在機床夾具設(shè)計過程中的需求，系統(tǒng)地介紹了各類機床夾具的工作原理、典型結(jié)構(gòu)及設(shè)計步驟與方法，列舉了機床夾具設(shè)計的相關(guān)資料，并通過大量設(shè)計范例對常用夾具零部件和各類機床夾具做了詳細(xì)講解。　　主要內(nèi)容包括：定位裝置設(shè)計，夾緊裝置設(shè)計，定心夾緊機構(gòu)設(shè)計，電動、電磁、真空及自夾緊裝置設(shè)計，氣壓傳動裝置設(shè)計，液壓傳動裝置設(shè)計，對刀及引導(dǎo)裝置設(shè)計，分度裝置設(shè)計，夾具體的設(shè)計，機床夾具零件及部件，機床夾具零件及部件應(yīng)用圖例，機床夾具用氣壓傳動元件，機床夾具用油缸和氣液增壓器，典型機床夾具設(shè)計圖例等?！逗喢鳈C床夾具設(shè)計手冊》內(nèi)容全面、通俗易懂、實用性強。圖、文、表相結(jié)合，查閱方便?！　　逗喢鳈C床夾具設(shè)計手冊》可為機械制造領(lǐng)域的設(shè)計人員和工程技術(shù)人員提供幫助，也可供高校相關(guān)專業(yè)的師生查閱參考。

書籍目錄

第1章 概述1.1 機床夾具在機械加工中的作用11.2 機床夾具的分類及組成31.2.1 機床夾具的分類31.2.2 機床夾具的組成41.3 機床夾具在工藝系統(tǒng)中的地位51.3.1 機床夾具對工藝系統(tǒng)誤差的影響51.3.2 機床夾具在工藝系統(tǒng)中的能動性51.4 現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向51.4.1 現(xiàn)代機械工業(yè)的生產(chǎn)特點51.4.2 機床夾具的現(xiàn)狀61.4.3 現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向61.5 夾具設(shè)計的基本要求71.6 夾具設(shè)計的基本步驟71.6.1 設(shè)計準(zhǔn)備71.6.2 設(shè)計過程81.7 夾具設(shè)計的相關(guān)資料91.7.1 機械加工定位、夾緊及常用裝置符號91.7.2 常用夾具元件的公差配合161.7.3 夾具零件的材料與技術(shù)要求22第2章 定位裝置設(shè)計2.1 工件定位的基本原理342.1.1 六點定位原理342.1.2 工件定位中的約束分析352.1.3 工件定位中的定位基準(zhǔn)362.2 工件的定位方法及其定位元件382.2.1 對定位元件的基本要求382.2.2 常用定位元件所能約束的自由度382.2.3 常用定位元件的選用432.3 定位誤差分析與計算502.3.1 定位誤差產(chǎn)生的原因512.3.2 定位誤差的計算522.3.3 設(shè)計示例562.3.4 定位誤差計算示例58第3章 夾緊裝置設(shè)計3.1 夾緊裝置的組成及其設(shè)計原則623.1.1 夾緊裝置的組成623.1.2 夾緊裝置的設(shè)計原則633.1.3 夾緊機構(gòu)的設(shè)計要求633.2 夾緊力的確定653.2.1 確定夾緊力的基本原則653.2.2 計算實際所需夾緊力的安全系數(shù)693.2.3 各種加工方法的切削力計算703.2.4 典型夾緊形式實際所需夾緊力的計算743.3 夾緊誤差的估算783.3.1 夾緊誤差的概念783.3.2 彈性變形的計算783.3.3 接觸變形的計算783.4 斜楔夾緊機構(gòu)803.4.1 斜楔夾緊機構(gòu)夾緊力的計算803.4.2 斜楔夾緊機構(gòu)的自鎖條件803.4.3 斜楔夾緊機構(gòu)的增力特性與升角的關(guān)系803.4.4 斜楔夾緊機構(gòu)夾緊力的計算813.5 螺旋夾緊機構(gòu)883.5.1 螺旋夾緊機構(gòu)的形式883.5.2 螺旋夾緊機構(gòu)夾緊力的計算903.5.3 螺旋夾緊機構(gòu)原動力計算示例933.5.4 快速螺旋夾緊機構(gòu)993.5.5 鉤形壓板夾緊機構(gòu)夾緊力的計算1023.6 偏心夾緊機構(gòu)1023.6.1 偏心夾緊機構(gòu)的工作原理及其特性1023.6.2 偏心夾緊機構(gòu)的自鎖條件1033.6.3 偏心輪工作段的選擇1033.6.4 偏心輪的工作行程1043.6.5 偏心夾緊力的計算1053.6.6 偏心輪的設(shè)計與計算1063.6.7 偏心夾緊機構(gòu)示例及其夾緊力矩的計算1063.7 端面凸輪夾緊機構(gòu)1093.7.1 偏心夾緊的工作原理1093.7.2 端面凸輪夾緊機構(gòu)夾緊力及夾緊行程的計算1093.7.3 端面凸輪夾緊機構(gòu)示例1103.8 鉸鏈夾緊機構(gòu)1113.8.1 鉸鏈夾緊機構(gòu)的類型1113.8.2 鉸鏈夾緊機構(gòu)主要參數(shù)的計算1113.8.3 鉸鏈夾緊機構(gòu)的設(shè)計步驟1133.8.4 鉸鏈夾緊機構(gòu)示例1143.9 聯(lián)動夾緊機構(gòu)1153.9.1 聯(lián)動夾緊機構(gòu)的類型1153.9.2 聯(lián)動夾緊機構(gòu)示例1173.10杠桿夾緊機構(gòu)1243.10.1 杠桿夾緊機構(gòu)的工作原理及特性1243.10.2 杠桿夾緊機構(gòu)的類型1243.10.3 鉤形壓板夾緊機構(gòu)夾緊力的計算125第4章 定心夾緊機構(gòu)設(shè)計4.1 定心夾緊的工作原理和基本類型1264.1.1 定心夾緊機構(gòu)的工作原理及其特點1264.1.2 定心夾緊機構(gòu)的基本類型1264.2 彈性夾頭的設(shè)計與計算1294.2.1 彈性夾頭的結(jié)構(gòu)尺寸1294.2.2 彈性夾頭夾緊力的計算1294.2.3 彈性筒夾的材料及熱處理規(guī)范1304.3 彈性薄壁夾盤的設(shè)計與計算1304.3.1 彈性薄壁夾盤的工作原理及結(jié)構(gòu)1304.3.2 彈性盤的設(shè)計與計算1314.4 液性塑料薄壁套筒夾具的設(shè)計與計算1354.4.1 液性塑料薄壁套筒夾具的結(jié)構(gòu)及工作原理1354.4.2 薄壁套筒的設(shè)計與計算1354.4.3 滑柱的設(shè)計與計算1374.4.4 套筒的材料和液性塑料的配方1384.5 波紋套定心夾具的設(shè)計與計算1384.5.1 波紋套定心夾具的結(jié)構(gòu)及工作原理1384.5.2 波紋薄壁套的結(jié)構(gòu)尺寸1394.5.3 波紋套的設(shè)計與計算1414.6 碟形彈簧片定心夾具的設(shè)計1414.6.1 碟形彈簧片定心夾具的結(jié)構(gòu)及工作原理1414.6.2 碟形彈簧片的夾緊特性及結(jié)構(gòu)尺寸1424.7 V形彈性盤定心夾具的設(shè)計1434.7.1 V形彈簧盤定心夾具的結(jié)構(gòu)及工作原理1434.7.2 V形彈簧盤的結(jié)構(gòu)1444.7.3 V形彈簧盤的安裝形式1454.8 定心夾緊機構(gòu)示例1464.8.1 斜楔式定心夾緊機構(gòu)1464.8.2 螺旋式定心夾緊機構(gòu)1474.8.3 偏心式定心夾緊機構(gòu)1484.8.4 彈性定心夾緊機構(gòu)1484.8.5 其他定心夾緊機構(gòu)149第5章 電動電磁真空及自夾緊裝置設(shè)計5.1 電動夾緊裝置1515.1.1 電動卡盤的工作原理1515.1.2 電動卡盤的主要參數(shù)1525.2 電磁夾緊裝置1525.2.1 電磁無心夾具的工作原理1525.2.2 電磁無心夾具的結(jié)構(gòu)1535.2.3 電磁無心夾具的參數(shù)調(diào)整1545.3 真空夾緊裝置1555.3.1 真空夾緊的工作原理1555.3.2 真空夾緊系統(tǒng)的設(shè)計1555.4 自夾緊裝置1565.4.1 切削力夾緊裝置1565.4.2 離心力夾緊裝置157第6章 氣壓傳動裝置設(shè)計6.1 氣壓傳動的特點1586.2 氣壓傳動系統(tǒng)的組成及其圖形符號1586.2.1 氣壓傳動系統(tǒng)的組成1586.2.2 常用氣壓傳動系統(tǒng)圖形符號1596.3 氣壓傳動基本回路1636.3.1 速度控制回路1636.3.2 壓力控制回路1646.3.3 順序控制回路1646.3.4 同步動作回路1666.3.5 延時動作回路1676.3.6 安全保護回路1676.3.7 遙控回路1686.3.8 雙活塞氣缸控制回路1686.3.9 自動控制回路1696.3.1 0多位轉(zhuǎn)臺上的多缸控制回路1706.4 氣壓傳動系統(tǒng)的設(shè)計與計算1706.4.1 機床夾具對氣動回路的基本要求1706.4.2 氣壓傳動系統(tǒng)的設(shè)計程序1706.4.3 氣動系統(tǒng)的有關(guān)設(shè)計與計算1716.5 氣缸的設(shè)計與計算1736.5.1 氣缸的類型與應(yīng)用1736.5.2 氣缸結(jié)構(gòu)形式的確定1766.5.3 氣缸的設(shè)計步驟1826.5.4 活塞式氣缸主要參數(shù)的確定1826.5.5 氣缸的技術(shù)條件1856.5.6 氣缸的裝配與使用要求1886.6 氣閥的種類及其使用1886.6.1 氣閥的類型、特點及應(yīng)用1886.6.2 氣閥的選用1906.7 氣動輔件的選擇與使用1916.7.1 分水濾氣器的選擇與使用1916.7.2 油霧器的選擇與使用1916.7.3 壓力繼電器的選擇與使用1926.7.4 消聲器的選擇與使用1926.8 氣動系統(tǒng)的安裝調(diào)試及故障分析1926.8.1 氣動系統(tǒng)的安裝與調(diào)試1926.8.2 氣動系統(tǒng)的使用與維護1926.8.3 氣動系統(tǒng)的常見故障及其排除方法194第7章 液壓傳動裝置設(shè)計7.1 液壓傳動系統(tǒng)的組成及特點1987.1.1 液壓系統(tǒng)的組成1987.1.2 常用液壓圖形符號1997.1.3 液壓傳動的特點2067.2 液壓傳動基本回路2077.2.1 對液壓傳動基本回路的要求2077.2.2 基本回路的連接方式2077.2.3 液壓系統(tǒng)的基本回路2087.3 液壓傳動系統(tǒng)的設(shè)計2157.3.1 設(shè)計方法和步驟2157.3.2 液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)計算2157.3.3 油缸主要參數(shù)的計算2167.3.4 油缸的技術(shù)要求2187.4 氣液壓傳動增壓器的設(shè)計2197.4.1 增壓夾緊傳動裝置的特點2197.4.2 氣液增壓器的設(shè)計2197.4.3 液壓增壓器的結(jié)構(gòu)與控制回路2237.5 液壓系統(tǒng)的安裝、使用與維修2257.5.1 液壓系統(tǒng)的安裝與調(diào)試2257.5.2 液壓系統(tǒng)的使用與維護2267.5.3 液壓傳動系統(tǒng)及裝置的故障分析及排除228第8章 對刀及引導(dǎo)裝置設(shè)計8.1 對刀裝置設(shè)計2348.1.1 常用對刀裝置的基本類型2348.1.2 對刀元件到定位元件位置的尺寸計算2358.2 引導(dǎo)裝置設(shè)計2368.2.1 鉆套的選擇和設(shè)計2368.2.2 鏜套的選擇和設(shè)計243第9章 分度裝置設(shè)計9.1 分度裝置的基本形式2479.2 分度裝置的對定機構(gòu)和操縱機構(gòu)2499.3 分度板（盤）的鎖緊機構(gòu)2529.4 典型分度裝置示例2549.5 精密分度裝置2569.5.1 端齒盤分度裝置2569.5.2 電感分度裝置2619.5.3 鋼球分度裝置261第10章 夾具體的設(shè)計10.1 夾具體設(shè)計的基本要求26310.2 夾具體毛坯的結(jié)構(gòu)與類型26410.2.1 夾具體毛坯的結(jié)構(gòu)26410.2.2 夾具體毛坯的類型26410.3 夾具體的設(shè)計26510.3.1 夾具體外形尺寸的確定26510.3.2 夾具體的技術(shù)要求26510.3.3 夾具體的排屑結(jié)構(gòu)26610.3.4 夾具的吊裝裝置267第11章 機床夾具零件及部件11.1 定位件26811.1.1 定位銷26811.1.2 固定支承27211.1.3 調(diào)節(jié)支承27211.1.4 V形塊27811.2 輔助支承28011.2.1 自動調(diào)節(jié)支承28011.2.2 推引式調(diào)節(jié)支承28211.3 導(dǎo)向件28411.3.1 鉆套28411.3.2 鏜套28711.4 對刀件29111.4.1 對刀塊29111.4.2 對刀用塞尺29211.5 對定件29311.5.1 手拉式定位器29311.5.2 槍栓式定位器29411.5.3 齒條式定位器29511.6 夾緊件29711.6.1 螺母29711.6.2 螺釘30411.6.3 螺栓30811.6.4 墊圈30911.6.5 壓塊31211.6.6 壓板31311.6.7 偏心輪32311.6.8 支座32511.6.9 快速夾緊裝置32611.6.1 0其他夾緊件33111.7 鍵33411.7.1 定位鍵33411.7.2 定向鍵33511.8 支柱、支腳、角鐵33511.8.1 支柱33511.8.2 支腳33911.8.3 角鐵34011.9 操作件34311.9.1 把手34311.9.2 手柄34311.10其他件34811.10.1 頂尖34811.10.2 過渡盤34911.10.3 夾頭35311.10.4 其他件355第12章 機床夾具零件及部件應(yīng)用圖例12.1 定位件36012.2 輔助支承36212.3 導(dǎo)向件36212.4 夾緊件36312.5 其他元件371第13章 機床夾具用氣壓傳動元件13.1 氣缸37213.1.1 地腳式氣缸37213.1.2 法蘭式氣缸37213.1.3 擺動式氣缸37713.1.4 回轉(zhuǎn)式氣缸38013.1.5 膜片式氣缸38313.2 氣閥38413.2.1 方向控制閥38413.2.2 流量控制閥39113.2.3 單向順序閥39213.3 氣動輔件39213.3.1 密封元件39213.3.2 管路附件39613.3.3 氣動三聯(lián)件39813.3.4 壓力繼電器40013.3.5 消聲器40013.3.6 導(dǎo)氣接頭401第14章 機床夾具用油缸和氣液增壓器14.1 液壓傳動夾具用油缸40314.1.1 油缸的種類及應(yīng)用40314.1.2 典型油缸的結(jié)構(gòu)及零件40314.2 氣液壓組合傳動增壓器40814.2.1 管接式氣液組合增壓器40814.2.2 板接式氣液組合增壓器41314.2.3 壓力表接頭件41514.3 手動液壓裝置41614.3.1 杠桿式單級手動泵41614.3.2 螺旋式手動泵417第15章 典型機床夾具設(shè)計圖例15.1 車床類夾具41915.1.1 心軸類車床夾具41915.1.2 卡盤類車床夾具42315.1.3 角鐵類車床夾具43415.1.4 花盤類車床夾具44015.1.5 其他車床夾具44215.2 鉆床類夾具44515.2.1 固定式鉆模44515.2.2 回轉(zhuǎn)式鉆模45315.2.3 翻轉(zhuǎn)式鉆模46515.2.4 蓋板式鉆模46715.2.5 滑柱式鉆模46915.3 鏜床夾具47215.3.1 金剛鏜床夾具47215.3.2 專用鏜床夾具47515.4 銑床類夾具48315.4.1 臥式銑床夾具48315.4.2 立式銑床夾具49715.4.3 其他銑削夾具49915.5 磨床專用夾具50215.5.1 外圓磨床專用夾具50215.5.2 內(nèi)圓磨床專用夾具50515.5.3 平面磨床專用夾具50915.5.4 齒輪加工磨床專用夾具51015.6 刨床專用夾具51215.6.1 牛頭刨床專用夾具51215.6.2 龍門刨床專用夾具51315.7 拉床專用夾具51515.7.1 拉孔夾具51515.7.2 拉槽夾具51615.8 切齒機床專用夾具51715.8.1 滾齒機床專用夾具51715.8.2 其他切齒機床專用夾具51815.9 隨行夾具與自動化夾具51915.10 通用夾具52215.10.1 車床通用夾具52215.10.2 銑床通用夾具52515.10.3 鉆床通用夾具52515.11可調(diào)夾具53015.11.1 車床可調(diào)夾具53015.11.2 鉆床可調(diào)夾具53215.11.3 銑床可調(diào)夾具53415.11.4 磨床可調(diào)夾具534附錄536機床夾具零件及部件-機械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（JB/T）536參考文獻544

章節(jié)摘錄

插圖：②保證加工精度，穩(wěn)定加工質(zhì)量。采用夾具安裝工件，夾具在機床上的安裝位置和工件在夾具中的安裝位置均已確定，因而工件在加工過程中的位置精度不會受到各種主觀因素以及操作者的技術(shù)水平影響，加工精度易于得到保證，并且加工質(zhì)量穩(wěn)定。③降低對工人的技術(shù)要求，減輕工人的勞動強度，保證安全生產(chǎn)。使用專用夾具安裝工件，定位方便、準(zhǔn)確、快捷，位置精度依靠夾具精度保證，因而可以降低對工人的技術(shù)要求；同時夾緊又可采用增力、機動等裝置，可以減輕工人的勞動強度。根據(jù)加工條件，還可設(shè)計防護裝置，確保操作者的人身安全。④擴大機床的工藝范圍，實現(xiàn)“一機多能”。在批量不大、工件種類和規(guī)格較多、機床品種有限的生產(chǎn)條件下，可以通過設(shè)計機床夾具、改變機床的工藝范圍，實現(xiàn)“一機多能”。例如：在普通銑床上安裝專用夾具銑削成形表面；在車床溜板上或在搖臂鉆床上安裝鏜?？梢约庸は潴w孔系等。⑤在自動化生產(chǎn)和流水線生產(chǎn)中，便于平衡生產(chǎn)節(jié)拍。在加工工藝過程中，特別在自動化生產(chǎn)和流水線生產(chǎn)中，當(dāng)某些工序所需工時特別長時，可以采用多工位或高效夾具等提高生產(chǎn)效率，平衡生產(chǎn)節(jié)拍。不過，機床夾具的作用也存在一定的局限性，如下所述。①專用機床夾具的設(shè)計制造周期長。它往往是新產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備工作的關(guān)鍵之一，對新產(chǎn)品的研制周期影響較大。②對毛坯質(zhì)量要求較高。因為工件直接安裝在夾具中，為了保證定位精度，要求毛坯表面平整，尺寸偏差較小。③專用機床夾具主要適用于生產(chǎn)批量較大、產(chǎn)品品種相對穩(wěn)定的場合。專用機床夾具是針對某個零件、某道工序而專門設(shè)計制造的，一旦產(chǎn)品改型，專用夾具便無法使用。因此，當(dāng)現(xiàn)代機械工業(yè)出現(xiàn)多品種、中小批量的發(fā)展趨勢時，專用夾具往往便成為開發(fā)新產(chǎn)品、改革老產(chǎn)品的障礙。  1.2機床夾具的分類及組成  1.2.1機床夾具的分類  機床夾具的種類很多，形狀千差萬別。為了設(shè)計、制造和管理的方便，往往按某一屬性進行分類。（1）按夾具的通用特性分類按這一分類方法，常用的夾具有通用夾具、專用夾具、可調(diào)夾具、組合夾具和自動線夾具五大類。它反映夾具在不同生產(chǎn)類型中的通用特性，因此是選擇夾具的主要依據(jù)。①通用夾具。通用夾具是指結(jié)構(gòu)、尺寸已標(biāo)準(zhǔn)化，且具有一定通用性的夾具，如三爪自定心卡盤、四爪單動卡盤、臺虎鉗、萬能分度頭、中心架、電磁吸盤等。其特點是適用性強、不需調(diào)整或稍加調(diào)整即可裝夾一定形狀范圍內(nèi)的各種工件。這類夾具已商品化，且成為機床附件。采用這類夾具可縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，減少夾具品種，從而降低生產(chǎn)成本。其缺點是夾具的加工精度不高，生產(chǎn)率也較低，且較難裝夾形狀復(fù)雜的工件，故適用于單件小批量生產(chǎn)中。

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